Bài 19. Dòng điện trong chất điện phân. Định luật Fa-ra-đây

Bài 19: Dòng Điện Trong Chất Điện Phân Định Luật Fa-Ra-Đây
1. Thí nghiệm về dòng điện trong chất điện phân
a) Thí Nghiệm
b) Kết quả thí nghiệm
Với thí nghiệm nước cất, miliampe kế cho thấy không có dòng điện di qua
Với dd NaCl thì có dòng điện di qua
Quan sát thí nghiệm
Dung dịch NaCl
Nước tinh khiết
+
NaCl
0
1. Thí nghiệm về dòng điện trong chất điện phân
Kết luận
Nước cất là điện môI
DD NaCl là chất dẫn điện
Với thí nghiệm tương tự ta thấy dòng điện có thể chạy qua dd muối, axit hoặc bazơ.
=> Các dd muối, axit, bazơ được gọi là các chất điện phân. Các muối nóng chảy cũng là chất điện phân.
2. Bản chất dòng điện trong chất điện phân
Bản Chất dòng điện trong chất điện phân là gì?
Là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo 2 chiều ngược nhau.
Sự phân li: Khi muối, axit, bazơ được hòa tan vào nước, chúng dễ dàng tách ra thành các ion trái dấu.
Sự tái hợp: Trong khi chuyển động nhiệt hỗn loạn, một số ion dương có thể kết hợp lại với ion âm khi va chạm, để trở thành phân tử trung hòa.
Do kết quả của hai quá trình nói trên, số lượng phân tử bị phân li có giá trị xác định phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của dung dịch
2. Bản chất dòng điện trong chất điện phân
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Dung dịch NaCl
+
0
- Dòng điện trong chất điện phân là dòng ion dương và ion âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược nhau.
- Chất điện phân không dẫn điện tốt bằng kim loại
3. Phản ứng ph? trong chất điện phân
Các ion âm dịch chuyển đến anôt, nhường êlectron cho anôt, còn các ion dương đến catôt và nhận êlectron từ catôt. Các ion đó trở thành nguyên tử hay phân tử trung hòa, có thể bám vào điện cực, hoặc bay lên dưới dạng khí. Chúng cũng có thể tác dụng với điện cực và dung môI, gây ra vavs phản ứng hóa học. Các phản ứng hóa học này gọi là phản ứng phụ hay phản ứng thứ cấp
DD NaCl
+
Na+
Na+
Na+
+
Cl
Cl
+
+
4. Hiện tượng cực dương tan
a) Thí nghiệm
dd muối CuSO4
Cu
Hiện tượng dương cực tan
A
K
4. Hiện tượng cực dương tan
b) Giải thích
CuSO4 Cu2+ + SO42-
Cu Cu2+ + 2e-
Cu2+ bị SO42- kéo vào dd; cực A bị tan ra
Cu2+ + 2e Cu: Bám vào K
Kết quả là cực dương làm băng Cu bị hao mòn dần đi, còn ở catôt lại có đồng bám vào. Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi điên phân một dung dịch muối kim loại mà anôt làm bằng chính kim loại ấy
Cu
Dd AgNO3
Khi nào xảy ra hiện tượng dương cực tan?
Cực A không tan
Ag bám vào K
A
K
c) Định luật Ôm đối với chất điện phân
Trong thí nghiệm ở mục a, đo các giá trị của cường độ dòng điên I qua bình khi thay đổi hiệu điện thế U đặt vào bình, người ta thu được các kết qua như sau:
U(V)
I(A)
0
0,03
1,5
1
0,5
0,06
0,1
Đặc tuyến Vôn-ampe của bình điên phân đựng dd CuSO4với anôt bằng đồng
Kết quả thí nghiệm
c) Định luật Ôm đối với chất điện phân
Như vậy, khi có hiện tượng dương cực tan, dòng điện trong chất điện phân tuân theo định luật Ôm, giống như đối với đoạn mạch chỉ chỉ có điện trở thuần

? Sự khác nhau giữa bình điện phân dương cực tan và dương cực không tan?
Trả lời
*Khi có hiện tượng dương cực tan thì bình điện phân không tiêu thụ điện năng vào việc phân tích các chất và giống như 1 điện trở.
* Hiện tượng dương cực tan xảy ra khi kim loại dùng làm anôt có trong gốc muối của dd điện phân.
* Khi xảy ra hiện tượng dương cực tan thì EP=0.
* Bình điện phân dương cực không tan có tiêu thụ điện năng vào việc phân tích các chất, do đó nó có suất phản điện EP và đóng vai trò là 1 máy thu điện.
Sinh ngày 22/09/1791 ở làng Newington, surrey nay thuộc thành phố London.
Mất ngày 25/08/1867.
Ông là nhà bác học đã để lại nhiều công trình khám phá, các phương pháp thực nghiệm hữu ích và các lý thuyết tân tiến về hóa học và điện học.
Vài nét về Michael Faraday
5.Định luật Fa-ra-đây về điện phân
a) Định luật I Fa-ra-đây
Khối lượng m của chất được giảI phóng ra ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ với điện lượng q chạy qua bình đó.
m = kq
Đương lượng điện hóa
k = 1,118.10-6 kg/C
b)Định luật II Fa-ra-đây
Đương lượng điện hóa k của một nguyên tố tr lệ với đương lượng gam A/n của nguyên tố đó.
k = cA/n
5.Định luật Fa-ra-đây về điện phân
Thí nghiệm chứng tỏ hệ số tỉ lệ c có cùng một trị số đối với tất cả các chất. Người ta thường kí hiệu 1/c=F, trong đó F cũng là một hằng số đối với mọi chất và gọi là ssos Fa-ra-đây. Kết quả thí nghiệm cho:
F = 96500 C/mol
khi m đo bằng gam
Khi đó kết hợp cả 2 ta có Công thức Fa-ra-đây về điện phân
c) Công thức Fa-ra-đây về điện phân
Khối lượng chất giải phóng ở mỗi điện cực tỉ lệ với điện lượng đi qua dung dịch và đương lượng của chất.
m = Aq/Fn hoặc m = AIt/Fn
Trong dú:
- m: kh?i lu?ng ch?t gi?i phúng ? di?n c?c (gam)
- A: kh?i lu?ng mol nguyờn t? c?a ch?t thu du?c ? di?n c?c
- n: s? electron m� nguyờn t? ho?c ion dó cho ho?c nh?n
- I: cu?ng d? dũng di?n (A)
- t: th?i gian di?n phõn (s)
- F: h?ng s? Faraday l� di?n tớch c?a 1 mol electron hay di?n lu?ng c?n thi?t d? 1 mol electron chuy?n d?i trong m?ch ? catot ho?c ? anot (F = 1,602.10-19.6,022.1023 ? 96500 C.mol-1)
- : duong lu?ng gam húa h?c
Bi?u th?c liờn h?: Q = I.t = 96500.ne � ne = It/F�(ne l� s? mol electron trao d?i ? di?n c?c)
6. ứng dụng của hiện tượng điện phân
Hiện tượng điện phân có nhiều ứng dụng trong công nghiệp.
a) Điều chế hóa chất
Điều chế 1 số phi kim như
H2, O2, F2, Cl2.
Điều chế 1 số hợp chất như
NaOH, H2O2, nước gia-ven
6. ứng dụng của hiện tượng điện phân
6. ứng dụng của hiện tượng điện phân
b) Luyện kim
Điều chế các kim loại
Tinh chế 1 số kim loại
như Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au
6. ứng dụng của hiện tượng điện phân
c) Mạ điện
Tức là mạ ion(IP Ion plating): Điện tích(-) hay(+) hòa vào kết cấu mạng tinh thể kim loại tạo nước mạ thấm sâu vào khó phân rã, theo nghĩa đơn giản là mạ điện tích.